Bore Inducido por Tsunami Propagándose a Través de un Canal-Parte 1: Experimentos de Laboratorio y Validación Numérica
Autores: Elsheikh, Nuri; Nistor, Ioan; Azimi, Amir H.; Mohammadian, Abdolmajid
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Bore Inducido por Tsunami Propagándose a Través de un Canal-Parte 1: Experimentos de Laboratorio y Validación Numérica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hidrodinámica
Oleadas turbulentas
Canal de mitigación
Experimentos de laboratorio
Simulaciones numéricas
Alturas de olas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este documento complementario investiga la hidrodinámica de los boretes turbulentos que se propagan en un plano horizontal y tienen un notable parecido con las olas de ruptura de presas y los boretes hidráulicos similares a tsunamis. El enfoque de este trabajo es la propagación de un borete turbulento a través de un canal de mitigación utilizando tanto experimentos de laboratorio como simulaciones numéricas. En la primera parte de este documento, se investigaron experimentalmente los efectos de la profundidad del canal en las historias temporales de la altura de la ola y la velocidad, y los resultados experimentales se utilizaron para validar el modelo numérico. La rápida liberación de agua de un embalse a profundidades de do = 0.30 m y 0.40 m generó boretes análogos a las inundaciones inducidas por tsunamis. Las historias temporales de las alturas y velocidades de las olas se midieron a 0.2 m río arriba y a 0.2 m y 0.58 m río abajo del canal para estudiar el efecto de disipación de energía del canal de mitigación. Las series temporales registradas de los niveles de superficie del agua y las velocidades se compararon con las salidas de la simulación, y se encontró una buena concordancia entre los perfiles de superficie del agua experimentales y numéricos, con un error cuadrático medio (RMSE) de menos del 6.7% y un error relativo de menos del 8.4%. Se probaron tres modelos de turbulencia, incluyendo el modelo estándar k-, el modelo k- realizable y el modelo k- RNG, y se encontró que todos estos modelos funcionaron bien, siendo el modelo estándar k- el que proporcionó la mayor precisión. Los gráficos de contorno de velocidad del canal de mitigación con diferentes profundidades mostraron corrientes de chorro de diferentes tamaños en los canales poco profundos, de profundidad media y profundos. La disipación de energía y la captura de burbujas de aire del borete a medida que se sumergía en el canal aumentaron a medida que aumentó la profundidad del canal, y la corriente de chorro de la velocidad máxima del borete disminuyó a medida que aumentó la profundidad del canal. Se encontró que el ojo del vórtice creado por el borete en el canal se movía en dirección río abajo y se sumergía en el medio del canal, donde luego comenzaba a separarse en dos vórtices más pequeños.
Descripción
Este documento complementario investiga la hidrodinámica de los boretes turbulentos que se propagan en un plano horizontal y tienen un notable parecido con las olas de ruptura de presas y los boretes hidráulicos similares a tsunamis. El enfoque de este trabajo es la propagación de un borete turbulento a través de un canal de mitigación utilizando tanto experimentos de laboratorio como simulaciones numéricas. En la primera parte de este documento, se investigaron experimentalmente los efectos de la profundidad del canal en las historias temporales de la altura de la ola y la velocidad, y los resultados experimentales se utilizaron para validar el modelo numérico. La rápida liberación de agua de un embalse a profundidades de do = 0.30 m y 0.40 m generó boretes análogos a las inundaciones inducidas por tsunamis. Las historias temporales de las alturas y velocidades de las olas se midieron a 0.2 m río arriba y a 0.2 m y 0.58 m río abajo del canal para estudiar el efecto de disipación de energía del canal de mitigación. Las series temporales registradas de los niveles de superficie del agua y las velocidades se compararon con las salidas de la simulación, y se encontró una buena concordancia entre los perfiles de superficie del agua experimentales y numéricos, con un error cuadrático medio (RMSE) de menos del 6.7% y un error relativo de menos del 8.4%. Se probaron tres modelos de turbulencia, incluyendo el modelo estándar k-, el modelo k- realizable y el modelo k- RNG, y se encontró que todos estos modelos funcionaron bien, siendo el modelo estándar k- el que proporcionó la mayor precisión. Los gráficos de contorno de velocidad del canal de mitigación con diferentes profundidades mostraron corrientes de chorro de diferentes tamaños en los canales poco profundos, de profundidad media y profundos. La disipación de energía y la captura de burbujas de aire del borete a medida que se sumergía en el canal aumentaron a medida que aumentó la profundidad del canal, y la corriente de chorro de la velocidad máxima del borete disminuyó a medida que aumentó la profundidad del canal. Se encontró que el ojo del vórtice creado por el borete en el canal se movía en dirección río abajo y se sumergía en el medio del canal, donde luego comenzaba a separarse en dos vórtices más pequeños.